[發明專利]亞低溫熱源氣化循環熱動力系統

無效

• 申請號: 200810147293.0
• 申請日: 2008-08-27
• 公開（公告）號: CN101555807A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 靳北彪
• 申請（專利權）人: 靳北彪
• 主分類號: F01K11/02
• 分類號: F01K11/02;F02G5/02;F02G5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及熱動力系統。

背景技術

目前，除燃汽輪機以外，絕大多數的熱動力系統都是以水為工質的。以水 為工質的熱動力系統的效率較低，其根本原因是水的氣化潛熱巨大。在目前以 水為工質的熱動力系統中，液態水氣化過程是在高溫熱源中完成的，所以必須 從高溫熱源中吸收大量高品質的熱能，而所吸收的絕大部分氣化潛熱排放給了 低溫熱源，不參與對外作功，從而嚴重影響了系統的循環效率。為提高此類循 環系統的效率，就必須使工質以氣態形式進入高溫熱源，這也是本發明的目的。

發明內容

在傳統蒸汽熱動力循環中，經過動力機后的蒸汽要冷卻冷凝成液體，再將 此液體經液相加壓泵送入高溫熱源升溫氣化并過熱。雖然在有些情況下液態工 質在進入高溫熱源前經其它熱源預熱，但是仍然是以液體狀態進入高溫熱源。 由于工質的氣化是在高溫熱源中完成的，所以要從高溫熱源吸收大量高品質的 熱能，而所吸收的氣化潛熱中的絕大部分白白排放給了環境，而不作任何功。 從高溫熱源吸收氣化潛熱是影響此類循環熱效率的關鍵因素。要想從根本上提 高此類循環的熱效率就必須規避從高溫熱源吸收氣化潛熱的過程。在本發明 中，使液相工質在溫度高于低溫熱源(即環境)的熱源(以下稱亞低溫熱源) 中，在壓氣機工質入口的低壓作用下氣化，從亞低溫熱源吸收氣化潛熱，而后 將氣相工質經壓氣機進行絕熱或絕熱系數小于1的壓縮增壓，工質以氣態形式 進入高溫熱源進行升溫過熱后，進入動力機。這樣可避免使工質從高溫熱源吸 收工質氣化潛熱，從而提高循環的熱效率。

對氣相工質進行增壓要比對液相工質增壓困難的多，耗功也多的多。然而 通過詳細分析，我們可知，由于工質在亞低溫熱源吸收熱能氣化可使進入高溫 熱源時的工質的焓大量增加，此數量要遠遠大于壓氣機的功耗。只要適當地選 擇亞低溫熱源和系統的工況，壓氣機的功耗除以工質在壓氣機出口和亞低溫熱 源入口的焓差值所得的百分比是可明顯小于系統循環效率的，因此系統的循環 效率是可以有明顯提高的。

所述亞低溫熱源，可以是電廠的余熱，煙氣等品質較低的熱源，也可以是 發動機等動力機的余熱，還可以是上游工質自身的余熱，如動力機出口至冷凝 器入口之間通過對流熱交換得到的余熱。亞低溫熱源的溫度必須高于低溫熱源 的溫度，越高越好，但應低于高溫熱源中的低溫區的溫度(即相當于在傳統循 環中的工質氣化區的溫度)，否則沒有必要增加壓氣機。

本發明公開了一種亞低溫熱源氣化循環熱動力系統，包括高溫熱源，動力 機，冷凝冷卻器，其目的是這樣實現的：

所述高溫熱源的工質出口與所述動力機的工質入口連接，所述動力機的工 質出口與所述冷凝冷卻器的工質入口連接，所述冷凝冷卻器的工質出口可直接 或經液相工質加壓泵與亞低溫熱源的被加熱工質入口連接，所述亞低溫熱源的 被加熱工質出口經氣相工質回送加壓泵與所述高溫熱源的工質入口連接。

所述動力機的工質出口與所述亞低溫熱源的被冷卻工質入口連接，所述亞 低溫熱源的被冷卻工質出口與所述冷凝冷卻器的工質入口連接，所述冷凝冷卻 器的工質出口可直接或經所述液相工質加壓泵與所述亞低溫熱源的被加熱工 質入口連接，所述亞低溫熱源的被加熱工質的出口經所述氣相工質回送加壓泵 與所述高溫熱源的工質入口連接，所述高溫熱源的工質出口與所述動力機的工 質入口連接。

將內燃發動機的排氣的余熱設為所述高溫熱源。

將內燃發動機的氣缸蓋的冷卻系統的余熱和排氣的余熱均設為所述高溫 熱源。

將內燃發動機的氣缸套的冷卻系統的余熱、氣缸蓋的冷卻系統的余熱和排 氣的余熱均設為所述高溫熱源。

本發明有以下積極有益的效果：本發明能充分利用亞低溫熱源的較低品質 的熱能，充分發揮高溫熱源的高品質熱能的作用，從而提高整個熱循環系統的 熱效率；在內燃機領域，本發明能充分利用發動機氣缸套、氣缸蓋周圍的余熱 以及發動機排氣中的余熱，從而提高發動機的熱效率，減少燃油的消耗，降低 發動機的使用成本。

附圖說明

圖1是本發明實施例一的結構組成示意圖；

圖2是本發明實施例二的結構組成示意圖；

圖3是本發明實施例三的結構組成示意圖；

圖4是本發明實施例四的結構組成示意圖；

圖5是本發明實施例五的結構組成示意圖。

具體實施方式

附圖編號